Нобелевская премия по медицине за 2013 год присуждена клеточным биологам

Нобелевский комитет при Каролинском медицинском институте (Стокгольм, Швеция) 7 октября  назвал обладателей Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2013 год за «открытие механизмов регуляции везикулярного транспорта − основной системы меж- и внутриклеточной коммуникации». Ими стали представители трех ведущих научных центров США Джеймс Ротман (James E. Rothman), Рэнди Шэкман (Randy W. Schekman) и Томас Зюдоф (Thomas C. Südhof).

Везикулы, маленькие органоиды (микроскопические пузырьки с липидной мембраной), в которых запасаются или транспортируются молекулы различных химических веществ, являются базисными инструментами, обеспечивающими обмен информацией как внутри клетки, так и между отдельными клетками организма. Например, везикулы обеспечивают перенос нейромедиаторов от одной нервной клетки к другой. Трое нобелевских лауреатов в ходе своих исследований раскрыли основные молекулярные принципы, на которых основана нормальная работа клеточной транспортной системы, нарушение которой ведет к развитию иммунных, неврологических и эндокринных заболеваний, в частности,  диабета.

 

 

Рэнди Шэкман, в настоящее время профессор факультета молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета (Беркли), начал исследования генетического базиса функционирования везикулярного транспорта еще в 1970-х годах. Он выделил три класса генов, контролирующих различные аспекты работы этой системы

 

 

 

Рэнди Шэкман. Фото с сайта nobelprize.org

                                                                      
                                                                                                                          
Джеймс Ротман, возглавляющий факультет клеточной биологии Йельского университета, изучая в 1980-х и 90-х годах систему везикулярного транспорта между клетками млекопитающих, выявил ключевой механизм, благодаря которому необходимые вещества доставляются везикулами «по адресу». Ученый выявил специфические белковые комплексы, обеспечивающие проникновение везикул сквозь мембраны именно тех клеток, которым предназначено содержимое органелл.

 

 

 

 

Джеймс Ротман. Фото с сайта yale.edu

«Тот факт, что некоторые из выявленных Шэкманом генов кодируют найденные Ротманом белки, говорит о том, что система обмена информацией между клетками и внутри них с помощью везикул имеет древнейшие эволюционные корни», отмечается в пресс-релизе Нобелевского комитета. Открытия Шэкмана и Ротмана позволили определить ключевые компоненты механизма клеточной транспортной системы. Такой процесс обеспечивается за счет связывания белковых комбинаций на поверхности везикул с соответствующими им белками на поверхности клеточных мембран. Как оказалось, этот же принцип действует и при внутриклеточном транспорте.  

                       

 

Уроженец Германии Томас Зюдоф, ныне профессор молекулярной и клеточной физиологии Стэнфордского университета, в ходе своих исследований процессов коммуникации между нейронами головного мозга в 1990-х годах, выявил молекулярный механизм, позволяющий осуществлять точную регуляцию выброса нейромедиаторов из везикул. Как установил Зюдоф, этот процесс контролируется изменением концентрации ионов кальция на поверхности клеточной мембраны. 

 

 

 

Томас Зюдоф.  Фото с сайта pnas.org

 

«Три нобелевских лауреата совместно раскрыли фундаментальный процесс в физиологии клетки»,  подчеркивается в пресс-релизе Нобелевского комитета. Нормальное функционирование везикулярной транспортной системы играет ключевую роль во множестве физиологических процессов в организме, от взаимодействия нейронов в головном мозге до высвобождения гормонов и иммунных цитокинов, и любое нарушение работы этого на удивление точно и слаженно работающего механизма ведет к хаосу и, как следствие, к развитию заболеваний нервной и иммунной системы, а также к диабету».

Открытия нынешних лауреатов уже сегодня находят применение в клинической медицине: на изученных ими особенностях и закономерностях везикулярного транспорта основаны некоторые методы диагностики.